年产10万立方米粉煤灰混凝土砌块保温建筑材料的生产工艺流程Word格式.docx
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7.4工程费用计算30
7.5基本数据31
参考文献:
33
第一章、设计背景
新型建材已经开始逐步占据建材市场，而环保节能砖是新型建材的发展大势!
环保的大力提倡，节能环保对新型建材的发展是很重要的。
目前，开滦集团新型建材公司正在探讨利用粉煤灰制造新型建材的工艺，考虑上马粉煤灰造纸、粉煤灰制砖等综合利用项目。
这些技术已相对成型，国内已有几家企业进入试生产阶段。
从节能环保、综合利用、企业发展的角度来说，这些新项目的意义较大，因此开滦积极进行考察，力争建成一个规模较大的新型产业。
开滦煤矿每年要产生大量固体废弃物，即煤矸石，煤矸石堆放不但占用土地，而且会排放大量的SO2气体，同时还有粉尘、煤尘扬起，对空气污染非常严重。
开滦新型建材公司所生产的煤矸石烧结多砖，煤矸石比例达到95%，按国家每生产1万标块砖用煤不能超过0.8吨的标准，那么新型建材厂用煤矸石每年生产1亿标块，就节约8000多吨煤。
而且，煤矸石烧结砖在生产过程中，还会有很多余热产生，新型建材公司把剩余热量收集起来用于冬季取暖，这些余热还可以对湿砖坯进行干燥，加快生产周期。
据悉，到2010年我国建筑节能将达到50%。
新型建材厂生产的煤矸石烧结砖本身就具有节能的效果，煤矸石烧结砖的导热系数是0.411，比普通粘土砖的导热系数要低一倍，这样冬天散热慢，就会减少暖气的流失，由此就可以减少取暖所用的原煤消耗，夏天减少空调冷气的流失，又可以节约用电。
这将给新型建材公司带来巨大的机会。
新型建材发展正当道环保节能呼之欲出
2009年，开滦新型建材公司围绕集团的发展目标，抓提质达产、节支降耗：
一是简化生产工艺设备，停用耗电较高的湿式轮碾，运转三个月，月节电42240千瓦时，节油170公斤，节约材料备件费用0.3万元左右，全年可节约资金25万元。
二是对70/60型挤砖机进行改造。
由于70/60挤砖机下级绞刀直径大，阻力较大，工作电流高。
改为60/60挤砖机后，可降低挤泥阻力，也降低了工作电流。
三是对原料车间一期、二期颚破加装智能节电器，这样每小时大约节电6度以上。
预计月节电3万度以上，全年节约资金1.8万元。
注重环保，不断发展和突破才是重点，这不仅对环境保护作出贡献，同时也推进了社会的进步发展。
因此，新型建材的发展以及那个成为大的趋势，而环保节能砖是新型建材的发展大趋势!
产品方案是指工厂设计的产品品种、规格、数量、原材料品种及规格，它是确定生产工艺及模板设计等问题的主要依据。
方案的确定主要取决于当地对该产品的实际需要。
在确定产品方案时应充分考虑原材料资源的合理运用和工业废料的综合利用，制品规格尽量做到标准化、定型化。
本厂规模：
10万方/年
产品种类：
砌块
产品规格：
长：
390mm，宽：
190mm，厚：
190mm
第二章、工艺流程
砌块生产时，原材料经搅拌后，由带式输送机送入成型机。
在成型机中经过振动压制成型，由带式输送机运出，并通过产品刷将其表面的残余物刷掉，光整后进入升板机，将坯体连同栈板一起升高，升板机装满后由程序子母车将升板机中的坯体连同栈板取出，卸入蒸汽养护窑中养护，空车则将窑中已养护好的成品连同栈板一起取出，送到降板机，卸下成品及栈板。
程序子母车回到升板机处进行又一个循环作业，而降板机则将成品一层一层地送出，通过链式输送机进入码垛机中，将成品夹起放到板式输送机的货盘上进行打包并送往室外，再由龙门吊车堆放在成品堆场上以便装运出厂。
打包所用的货盘由盘仓自动放到板式输送机上，而卸下成品后的空栈板则经翻板机、上油机、栈板仓等进入成型机循环使用。
生产流程如图1.
第三章、设备介绍
3.1主要设备
搅拌机、砌块成型机、皮带输送机、升板机、节距式输送机、翻板机、全自动码垛系统等。
3.1.1搅拌机
是一种带有叶片的轴在圆筒或槽中旋转，将多种原料进行搅拌混合，使之成为一种混合物或适宜稠度的机器。
搅拌机分为强制式搅拌机、单卧轴搅拌机、双卧轴搅拌机等。
搅拌机广泛应用于涂料、固体进行搅拌分散、溶解的高效设备，油墨、颜料、胶粘剂等化工产品，该设备是由液压系统、主传动、搅拌系统、导向机构、电控箱五部分组成，设备的各部分结构紧凑、合理。
3.1.2砌块成型机
是以粉煤灰、河沙、石子、石粉、粉煤灰、废陶粒渣、冶炼渣等材料添加少量水泥生产新型墙体材料砌块的机器。
新型墙体材料是以砌块和水泥砖为主的。
大多采用液压的成型模式，也有采用震动成型的。
混凝土空心砌块成型机，龙门架与机架联接为一体，在龙门架的横梁上设有挤压螺旋座，在螺旋座上装配挤压螺杆，挤压螺杆的上端装配静压轮，静压轮上装配静压轮手，在挤压螺杆的下端联接组合胎模压块，在机架上设有组合胎模及卡具，在组合胎模及卡具方设有盲心芯模，在盲心芯模的下方设有连杆，连杆与拉杆铰接，拉杆的中部铰接在固定轴上，固定轴与机架固定；
本实用新型的混凝土砌块具有节能、保温、施工效率高、经济效益好等特点，可广泛的用于建筑物的承重或非承重墙体。
3.1.3皮带输送机
带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。
主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。
它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。
它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。
除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。
3.1.4升板机
源创液压升降落板机置与切坯机前，用于传送从切坯机切割成型的砖坯，并配备液压升降装置配合液压升降运坯车。
3.1.5节距式输送机
以挠性输送带作物料承载和牵引构件的连续输送机械。
一条无端的输送带环绕驱动滚筒和改向滚筒。
两滚筒之间的上下分支各以若干托辊支承。
物料置于上分支上，利用驱动滚筒与带之间的摩擦力曳引输送带和物料运行。
适用于水平和倾斜方向输送散粒物料和成件物品，也可用于进行一定工艺操作的流水作业线。
结构简单，工作平稳可靠，对物料适应性强，输送能力较大，功耗小，应用广泛。
3.1.6全自动码垛系统
本机由控制器、自动上托盘设备、自动分离装置、移动横梁真空升降机械手、重托盘输送装置等组成。
是机、电一体化高新技术产品。
中、低位码垛机可以满足中低产量的生产需要。
可按照要求的编组方式和层数，完成对料袋、胶块、箱体等各种产品的码垛。
最优化的设计使得垛形紧密、整齐。
3.2辅助设备
空气压缩机、装载机、斗式提升机、螺旋输送机、除尘器、振动筛等。
3.2.1空气压缩机
是提供气源动力是气动系统的核心设备机电引气源装置中的主体，它是将原动（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。
3.2.2装载机
它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。
3.2.3斗式提升机
适用于低处往高处提升，供应物料通过振动台投入料斗后机器自动连续运转向上运送。
3.2.4除尘器
把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设备。
除尘器的性能用可处理的气体量、气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达。
3.2.5振动筛
是利用振子激振所产生的往复旋型振动而工作的。
振子的上旋转重锤使筛面产生平面回旋振动，而下旋转重锤则使筛面产生锥面回转振动，其联合作用的效果则使筛面产生复旋型振动。
其振动轨迹是一复杂的空间曲线。
该曲线在水平面投影为一圆形，而在垂直面上的投影为一椭圆形。
调节上、下旋转重锤的激振力，可以改变振幅。
而调节上、下重锤的空间相位角，则可以改变筛面运动轨迹的曲线形状并改变筛面上物料的运动轨迹。
3.3蒸汽养护窑
每个养护窑分隔成两孔，每孔分成14层，每层可放栈板18块，每个养护窑可放栈板504块。
成型机每15秒压制1块砌块，每天实际工作14小时，成型机日产块数为3360块。
则需要养护窑数目为3360/504=6.7个，考虑备用取
第四章、混凝土配合比计算
4.1设计条件
采用矿渣混合材掺量为30%的32.5级矿渣硅酸盐水泥，以粉煤灰为矿物掺合料（由表1可知粉煤灰掺合料最大允许掺量为30%），设计配制采用自然养护的小砌块用碎石普通混凝土。
设计参数:
小砌块的强度等级为MU25、空心率K=22.67%，矿物掺合料为II级粉煤灰，掺量为胶凝材料的20%，水泥的密度为3.1kg/cm3，粉煤灰密度为2.2kg/cm3，碎石表观密度为2.67kg/cm3，砂的表观密度为2.65kg/cm3，水的密度为1g/cm3砂的含水率为3%，碎石含水率为1%，不掺加引气剂。
使用环境条件为非严寒、非寒冷地区露天环境。
表1建议小砌块用粉煤灰掺量
4.2普通混凝土配合比计算
4.2.1混凝土配制强度的确定
强度等级为MU20的小砌块，其平均抗压强度比小于20MPa，现取小砌块平均抗压强度为fk=20MPa，则
混凝土适配强度
小砌块用混凝土立方体试件28d抗压强度由式
（1）得:
fcu/fk=（0.9577-1.129K）=20/（0.9577-1.129x0.2267）=28.50MPa
取小砌块应混凝土试配强度比fcu值提高15%，即fcu.o=1.15fcu=l.l5×
28.50=32.78MPa
4.2.2确定水胶比
回归系数，碎石:
αa=0.53，βb=0.20；
胶凝材料实际强度f：
由表2取III级粉煤灰掺量为20%的影响系数为γf=0.80，由表3取32.5级矿渣水泥强度等级富余系数为γc=1.12，则胶凝材料的实际强度为:
表3水泥等级强度富余系数
水胶比计算
按耐久性要求复核水胶比W0/B0
查表4，对于非严寒、非寒冷地区露天环境，最大水胶比为0.60。
计算水胶比W0/B0<
0.60，符合耐久性要求。
4.2.3用水量
根据表5选择mwo=150kg/m3
表5，建议小砌块用水量
4.2.4胶凝材料用量
（1）计算胶凝材料用量
mb0=150/0.40=375kg/m3
（2）按耐久性要求复核水泥用量mb0
对于非严寒、非寒冷地区露天环境，最大水胶比为0.60时，最少胶凝材料用量应为250kg/m3，故计算配合比胶凝材料用量为mb0=375kg/m3>
250kg/m3耐久性合格。
胶凝材料用量中，水泥用量为mbo=300kg/m3，粉煤灰用量为mf0=75kg/m3。
4.2.5砂率
根据表6选择砂率βs=0.40
表6.生产混凝土砌块砂率参考数据
4.2.6砂、石的计算
式中：
——每立方米混凝土中水泥的用量；
——每立方米混凝土中粉煤灰的用量；
——每立方米混凝土中粗骨料碎石的用量；
——每立方米混凝土中细骨料砂的用量；
——每立方米混凝土中水的用量；
——水泥密度；
——粉煤灰密度；
——碎石表观密度；
——砂的表观密度；
——水的密度；
——混凝土的含气量百分数，在不使用引气剂或引气型外加剂时，
取1。
计算配合比为：
mc0=300kg/m3，mf0=75kg/m3，mw0=150kg/m3，ms0=1247.1kg/m3，mg0=3108.4kg/m3。
由以上计算结果得知：
：
=300:
150:
1247.1:
3108.4:
75=1:
0.50:
4.16:
10.36:
0.25
第五章、物料平衡计算
5.1基础数据
物料平衡计算按粉煤灰混凝土砌块年产10万m3计算，一年工作日300天。
砌块的规格为390mm×
190mm×
190mm，孔隙率22.67%。
粉煤灰混凝土日产量为257.8m3，日平均产砌块23675块。
日工作时间：
三班制，每班8小时
5.2干物料的计算
每年水泥用量
（t）：
=257.8*300*300=23202000
每年水用量
=257.8*150*300=11601000
每年砂用量
（t）:
=257.8*1247.1*300=96450714
每年碎石用量
=257.8*3108.4*300=240403656
每年粉煤灰用量
=257.8*75*300=5800500
每天干物料用量用每年干物料量除以300天即可得到。
除以16小时即是每小时干物料用量
5.3湿物料的计算
=257.8*1247.1*300*1.003=96740066.1
（t）
=257.8*3108.4*300*1.001=240644059.7
每天湿物料用量用每年湿物料用量除以300天即可得到。
列表如下：
物料名称
天然水分（%）
物料平衡
干物料
湿物料
小时（kg）
日（kg）
年（kg）
水泥
6446
77340
23202000
砂子
3
26792
321502
96450600
27596
331147
99344118
石
1
66779
801346
240403800
67447
809359
242807838
水
3223
38670
11601000
粉煤灰
1611
19335
5800500
第六章、设备选型计算
6.1骨料配料机的选型计算
骨料配料机是集砂和石子的储料、计量、配料输出等功能于一体，模块化设计的果料流程装置。
不仅在工程站被广泛应用，也常用于商品混凝土搅拌站。
配料机的型式用代号PL表示，规格用单位为升的阿拉伯数字表示与搅拌主机的进料容量设配的批次骨料容量，如PL1600表示设配1m³
搅拌机，其额定出料容量为1000L，进料容量也就是骨料的配料容量为1600L。
PLD系列混凝土配料机是一种新型配料机械、适用于一般的建筑工地、道路、桥梁等工程。
可以为出料容量3000升及以下的混凝土搅拌机配料，可由搅拌机提升料斗直接接料，也可由皮带输送机接料。
本配料机的称量采用重量控制仪及传感器，可对物料定量、配料和控制、并自动修改落差。
本机具有布置合理，结构紧凑，操作简便，配料精确，控制可靠等优点。
骨料配料机选型计算过程如下：
每小时需要的砂石各为：
ms0=27.6t、mg0=67.4t
每小时需要砂石的体积为:
Vs0=10.34m3、Vg0=25.43m3
每小时生产要求：
V=Vs+Vg=35.77m3
初选配料机型号
参选型号
m³
/h
考虑实际设备性能可选择PLD800和PLD1200型号
PLD800
PLD1200
生产率
48
56
最大称量值
kg
2000
3000
称重斗容积
0.8
1.2
储料斗容积
2*1.5
2*2.5
配料种数
种
2—5
分析
从砂石生产要求选择PLD800型号的配料机，且比较经济合理、利用率大
称量合适
称量较大
确定型号
PLD1200混凝土配料机
PLD1200混凝土配料机技术参数
项目
参数值
称量斗容积
1,2m3
2×
2m3
≥72m3/h
配料精度
±
2%
2000kg
可配骨料种数
2种
上料高度
2774mm
皮带机速度
1,25m/s
功率
6,6kW
6.2砌块成型机的设备选型
砌块成型机是以粉煤灰、河沙、石子、石粉、粉煤灰、等材料添加少量水泥生产新型墙体材料砌块的机器。
砌块成型机静音、静压模式。
无噪音，产量高，密实度高。
无需托板养护，养护周期短。
用人少，对工作地面无要求，产品种类多。
砌块成型机设备选型计算如下：
表3.3砌块成型机设备选型计算结果
砌块生产量/万立方米
砌块体积/m3
年产块量/块
日产块量/块
小时块产量/块
每年工作300天，实行两班制，每班8小时
10
0.14
7102800
23676
1480
表3.4砌块成型机设备参数
设备型号
QT4-15
QT8-15
QT10-15
成型数量（块/模）
4
8
成型周期（s）
15-20
12-18
18-25
主机功率（kw）
26
33
50.7
生产效率（块/h）
8500
1920
2100
托板规格（mm）
900×
600×
25
970×
840×
35
1350×
1060×
30
主机外形尺寸（mm）
3680×
2000×
2730
6350×
2950
2900×
2500×
从砌块的生产要求选择QT8-15型号的砌块成型机比较经济合理、利用率大。
6.3砂石输送设备选型计算
主要由机架、输送皮带、皮带辊筒、张紧装置、传动装置等组成。
带式输送机是最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备（如机车类）相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制。
带式输送机主要特点是机身可以很方便的伸缩，设有储带仓，机尾可随工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。
根据输送工艺的要求，可以单机输送，也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料。
这里主要用于将搅拌站配置好的砂、石子的混合物料输送给搅拌机。
皮带机设计选型的结果，其最大输送能力一般都大于流量的设计参数，而工作时的实际流量取决于输出放料源头装置，设施用时与设计参数有一定的差异，运行时通过控制设定的流程控制制定时和时序，指令相关流程的执行元器件按设计的逻辑程序工作。
皮带机的输送能力的设计选型范围很大，能设配各种规格的搅拌主机，尤其是大规格机型更是非它莫属。
皮带机的带型和倾角按产品结构型式及现场适用条件来选择，适用商混站的C型和E型砼搅拌站一般选平皮带，倾角18°
～20°
；
适用工程站的C型和D型砼搅拌站一般选人字形浅花纹皮带倾角24°
～30°
。
计算输送带的宽度B，根据公式：
式（3.1）
Q——需要输送的物料量，每小时需要的砂石各为：
=27.6t
=67.4t
所以Q=27.6+67.4=95t；
V——输送带速度，取1.0m/s；
——物料堆积密度，取1.7t/m3；
代入（3.1）中得：
B=304mm
6.4搅拌机的选型计算
混凝土搅拌机，按工作性质分间歇式（分批式）和连续式；
按搅拌原理分自落式和强制式；
按安装方式分固定式和移动式；
按出料方式分倾翻式和非倾翻式；
按拌筒结构形式分梨式、鼓筒式、双锥、圆盘立轴式和圆槽卧轴式等。
双曲面搅拌机，曲面搅拌机型号的选用计算依据性能参数表、转速与循环流量曲线等产品综合试验数据；
将现场使用条件如：
池型结构、水质参数等作为输入参数，初步确定曲面搅拌机的型号，然后再根据使用要求进行校核计算，以确定最终结果。
锥形反转出料式、锥形反转出料式混凝土搅拌机的主要特点是为搅拌筒轴线始终保持水平位置，筒内设有交叉布置的搅拌叶片，在出料端设有一对螺旋形出料叶片，正转搅拌时，物料一方面被叶片提升、落下，另一方面强迫物料作轴向窜动，搅拌运动比较强烈。
反转时由出料叶片将拌合料卸出。
这种结构运用于搅拌塑性较高的普通混凝土和半干硬性混凝土。
锥形倾翻出料式、锥形倾翻出料式混凝土搅拌机的主要特点是搅拌机的进、出料为一个口、搅拌时锥形搅拌筒轴线具有15°
仰角，出料时搅拌筒向下旋转50°
～60°
俯角。
这种搅拌机卸料方便，速度快，生产率高，适用于混凝土搅拌站（楼）作主机使用。
立轴强制式（又称涡浆式），立轴强制式混凝土搅拌机是靠搅拌筒内的涡浆式叶片的旋转将物料挤压、翻转、抛出而进行强制搅拌的，具有搅拌均匀，时间短，密封性好的优点，适用于搅拌干硬混凝土和轻质混凝土。
卧轴强制式，卧轴强制式混凝土搅拌机有单卧和双卧轴两种。
它兼有自落式和强制式的优点，即搅拌质量好，生产率高，耗能少，能搅拌干硬性、塑性、轻骨料等混凝土以及各种砂浆、灰浆和硅酸盐等混合物，是一种多功能的搅拌机械。
双卧轴搅拌机由于其ω式外形设计，使其能够留有相对充足得上部投料空间，上部各投料口布置相对容易。
其骨料上料目前多采用料斗卷扬上料和皮带输送机上料两种。
其料斗受料面积给上料时间的缩短提供了可能，出料时间老式的机型一般在45s左右，而现在设计机型出料时间为12～14s，搅拌时间原来120s，现在双卧轴为30～35s，综合起来，生产率比原来机型高5～7倍。
双锥倾翻出料式搅拌机的特点：
效率高，适用于含有大
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